软刚臂上铰节点疲劳失效分析和现场监测方案设计

海洋环境荷载非平稳性、时变性等特点为海洋工程结构设计带来挑战。海洋工程结构设计的不准确性可导致其真实服役时间低于自身设计寿命。针对塔架软刚臂系泊系统上铰节点服役过程中出现的疲劳磨损问题,发展出一种基于原型监测技术的铰节点疲劳寿命实时预估方法。通过开展有限元模拟,建立系泊腿在指定摆动角度下摩擦系数和热点区域应力分布的对应关系,提出了软刚臂上铰节点的原型监测方案。结合不同摩擦系数对铰节点接触面损伤行为的影响,提出了软刚臂主铰结构疲劳寿命计算评估方法,能够实现铰节点疲劳的完整性分析。     

大菱鲆三倍体人工诱导条件优化及规模化诱导

大菱鲆(Scophthalmus maximus)是我国重要的海水养殖鱼种,三倍体诱导对其种质改良、产业提升和生态安全具有重要的价值。目前有关大菱鲆三倍体的人工诱导虽已有报道,但对其诱导条件缺乏细致的研究。本文采用冷休克法抑制第二极体排放,通过对诱导处理起始时刻、温度和持续时间3个主要因素的单因子实验,筛选其最佳诱导条件。结果显示,在受精和孵化水温为15.0±0.5℃条件下,受精后6 min,用–2～–1℃处理25 min可获得较好的诱导效果,流式细胞仪检测其诱导率可达100%。随后在最适条件下进行了规模化诱导,获得鱼苗200万尾以上,其诱导率高于98%。跟踪观察发现,三倍体诱导组胚胎的形态及孵化时间与二倍体对照组基本一致。本研究结果可为大菱鲆三倍体的产业化应用提供基础。     

流计算与传感网集成的城市内涝模型实时感知研究

从实时数据计算与地理过程模型集成的角度出发,针对流计算模型、系统耦合架构等难点,提出了基于开放标准的传感网与流计算耦合架构、实时内涝信息流计算模型等方法,设计并实现了一种基于流计算的城市内涝模型实时感知原型系统,并通过案例实验结果与分析,验证了方法的可行性。     

浅谈长江和黄河河口沉积物磁性特征及其对物源判别的指示

对采自长江和黄河河口的 7 个沉积物样品（28 个子样）进行了磁性测量并进行对比研究,结果表明：长江口沉积物的亚铁磁性物质含量高于黄河口,磁性强于黄河口;两河口沉积物的磁性特征均受亚铁磁性矿物的控制,以假单畴 PSD-多 畴 MD 晶粒为主,并存在一定量的超顺磁颗粒 SP,不同的是长江口存在着更多的单畴颗粒 SD;两河口的细粒级沉积物（< 0.063 mm） 磁性均强于粗粒级沉积物 （> 0.063 mm）,但黄河口细粒沉积物显示了更突出的磁性特征,表明黄河口沉积物的磁性物质更多地富集于细粒组分中;沉积物磁性特征与其所含的轻矿物类型和含量关系不大,相反,重矿物才是影响沉积物磁性特征的主要物质。沉积物的母岩、粒度、水动力条件和流域风化条件等因素影响着沉积物磁性特征。基于长江与黄河沉积物磁性参数的显著差异,建立了 Χ-ΧARM 和 SIRM-SOFT 物源判别图,初步探索了环境磁学指标在物源判别中的应用,对中国东部海域沉积物的物源研究具有一定意义。     

东海天然气水合物的地震特征

使用中国科学院海洋研究所“科学一号”调查船于2001年以及20世纪80年代在东海地区采集的多道地震资料,以海域天然气水合物研究为目的,对这些资料进行了数据处理并获得了偏移地震剖面。通过对地震剖面的解释,在6条剖面上确定了6段异常反射为BSR,均有振幅强、与海底相位相反的特点。6段BSR基本上都没有出现和沉积地层相交的现象。分析认为,这与东海地区第四纪以来的沉积特征有关,并不能由此否认这些异常反射是BSR。6段BSR出现的水深为750~2 000 m,埋深在0.1~0.5 s(双程时间)之间。随着海底深度的增大,BSR埋深有增大的趋势。计算结果显示,6段BSR所处的温度和压力条件都满足水合物稳定赋存所需要的温度和压力条件。本文的BSR主要与北卡斯凯迪亚盆地以及智利海域水合物的温度、压力条件相似,而与日本南海海槽、美国布莱克海台等海域水合物的温度、压力条件相差比较大。在地震剖面上,6段BSR所处的局部构造位置都和挤压、断层有关,有利于水合物的发育;在空间上,它们主要分布在东海陆坡近槽底的位置以及与陆坡相近的槽底。在南北方向上,除分布在吐噶喇断裂和宫古断裂附近外,还与南奄西、伊平屋和八重山热液活动区相邻。热液活动和水合物虽然没有直接的成因关系,但岩浆活动为水合物气源的形成提供了热源条件,为流体和气体的运移、聚集提供了通道条件,从而有利于水合物的发育与赋存。根据地震剖面反射特征推断,剖面A1A2和A14A23发育BSR的位置应该有气体或者流体从海底流出,可能是海底冷泉发育的位置。剖面A14A23上BSR发育处,振幅比的异常增大和BSR埋深的降低是相关联的。这种关联支持该处发育海底冷泉的推测。     

抗冰导管架平台冰激疲劳寿命估计

基于安全寿命设计理论,论述了抗冰平台冰激疲劳寿命估计的方法,给出了谱分析和时间域分析方法的内容和流程,其中疲劳冰荷载和冰疲劳环境模型是冰激疲劳估计的两个关键问题。基于渤海冰情和冰荷载连续多年现场观测数据,初步建立了渤海JZ20-2海域海冰疲劳环境模型和锥体结构冰力谱,并利用谱分析方法,对新建的JZ20-2NW平台进行了详细冰激疲劳估计。此方法对抗冰平台的安全评估与动力分析具有一定的借鉴意义。     

青藏高原东北边坡复杂地形重力波的数值模拟

基于2007年7月青海祁连站的野外加密探空资料,结合高分辨率的三维边界层模式,模拟研究了青藏高原东北边坡复杂地形条件下,边界层对流引起的干动力过程对该地区地形重力波产生及传播的影响机理。结果表明:在不同的背景场强迫下,高原东北边坡复杂地形上空对流和重力波的空间结构存在较大差异。当背景风向与山体垂直时,随着风速增加,山脊背风坡混合层顶附近大气不稳定能量加强,激发了下游区域较强的重力波信号,此时对流线组织性增强、重力波波列较长,高水汽含量的空气被波峰传输到较高的高度,为对流云发展提供了有利条件;当背景风向与山脊走向平行时,山顶上空对流发展旺盛,山脊背风坡混合层顶大气状态较稳定,激发的地形重力波信号较弱且波列较短,整个混合层顶附近水汽较少,对流云形成条件减弱;当背景大气浮力频率减小时,整个区域上空对流发展更加旺盛但组织性减弱,背风坡下游重力波向上传输的距离减小,信号不显著,混合层顶附近水汽分布均匀且变化幅度较小,有利于层状云发展。     

天然气水合物的开采——以马利克钻井为例

马利克水合物钻井项目是以加拿大为主执行的一个国际大陆钻探项目.该项目的目标是在多学科科研框架内,尝试几种水合物分解激发方法,并进行水合物连续生产效应评价.钻井位置选在加拿大西北地区贝夫特大陆边缘马更些三角洲的最北端,这里是加拿大油气储量最为丰富的地区之一.本项目共完成三口间距40米的钻井,中间为生产井,用于水合物的生产实验,两侧为观测井,用于水合物生产之前、生产中及生产之后的各种观测.在生产井中使用减压法、热激发法以及两者组合进行了水合物的短期生产开采实验.在马利克钻探之前,人们通过计算机模拟来评价热激发和降压法进行水合物开发的评价.计算机模拟结果显示,在技术上,水合物的产气速率完全可以达到作为资源开发的要求.但利用这种方法进行水合物开采,在经济上是否合算,则没有可靠的评估和先验的知识.马利克的研究钻探首次证实从水合物储层进行天然气体生产在技术和经济上都是可行的.实验证明,在气体采收过程中减压比单纯加温能更快地产生气体,而加温和减压组合则能高效率地从水合物储层中产生气体.     

生态区边界智能识别模型构建分析

大量生态分区研究资料表明,对生态区边界的智能识别、自动分区是生态格局与过程、生态系统服务功能等生态环境研究内容的关键。本文基于专家知识经验和生态分区原则,以地理信息系统为建模平台,运用栅格生成技术,对生态区边界智能识别模型进行机理探讨和框架构建。生态区边界的自动识别和生态区的自动分区,旨在克服目前生态区边界确定过程中的精度低、周期长、更新难等诸多问题。这对数字生态建设也有重要的现实意义。     

矿井瞬变电磁法三维时域有限差分数值模拟

给出了矿井全空间瞬变电磁场的时域有限差分法(FDTD)算法,并推导了Mur吸收边界条件.利用Mur吸收边界条件,选用均匀全空间电偶极源作为初始激发源,模拟了均匀介质中巷道底板岩层内部和层状介质中三维低阻异常体的全空间响应特性,分析了瞬变电磁场在均匀介质中1.9μs和27.6μs两时刻的传播规律及在层状介质中1.2μs和0.023 ms两时刻的传播规律.结果表明:巷道对电场的影响在初期并不明显,在20μs后才表现出来;瞬变场能较好地分辨低阻层,对高阻层的穿透能力强,并且对低阻体反映灵敏;吸收边界条件只有在场域较大、网格节点较多时才能产生明显的效果.所研究成果为矿井瞬变电磁法资料的解释提供了理论依据.